با افزایش بکارگیری منابع تولید پراکنده در شبکه‏های توزیع ساختار شعاعی آن تغییر کرده و لذا جهت کنترل و بهره‏برداری این سیستم برای حفظ قابلیت اطمینان بارهای سیستم باید تمهیدات لازم فراهم آید تا در حالت عادی و خطاهای پیش آمده، از منابع تولید پراکنده نصب شده حداکثر استفاده شده و همچنین مسائل حفاظتی و بهره‏برداری اقتصادی شبکه و در نهایت تداوم انرژی الکتریکی مصرف‏کنندگان به نحو مطلوبی انجام شود. در این میان، جزیره‏ای شدن حالتی است که قسمتی از سیستم توزیع که از شبکه اصلی جدا شده است و شامل بارها و منابع تولید پراکنده می‏باشد بتواند انرژی‏دار باقی مانده و بارها تأمین گردند. در سالهای اخیر مفهوم ریزشبکه یا microgrid (شبکه‏های کوچک توزیع شامل منابع تولید پراکنده) بسیار مورد توجه قرار گرفته و تحقیقات در زمینه مسائل مربوط به آن انجام پذیرفته است. در این رساله به منظور تحقق بخشیدن به عملکرد بخشی از سیستم توزیع (فشار متوسط) که مجهز به منابع تولید پراکنده بوده و پس از وقوع رویدادی بصورت جزیره‏ای (ریزشبکه) در می‏آید، تمهیداتی از طریق کنترل کننده‏های منابع موجود تولید پراکنده فراهم شده تا بتوان از حداکثر قابلیت این منابع استفاده شود. منابع تولید پراکنده بررسی شده در این تحقیق شامل سه نوع منبع تولید پراکنده بصورت 1) منبع تولید پراکنده مبتنی بر توربین بادی، 2) منبع تولید پراکنده مبتنی بر ژنراتور سنکرون و 3) منبع تولید پراکنده مبتنی بر واسط مبدل الکترونیک قدرتی (مبدل منبع ولتاژ) می‏باشد. در این رساله برای ایجاد قابلیت عملکرد در حالت جزیره‏ای (ریزشبکه) در یک شبکه توزیع مجهز به منابع تولید پراکنده یک طرح حفاظتی پیشنهاد شده است تا در صورت وقوع انواع خطا در شبکه توزیع با تشخیص به موقع خطا، بخش خطا دیده از شبکه جدا شده و بخشی که به عنوان ریزشبکه باقی می‏ماند بتواند بصورت جزیره‏ای به کار خود ادامه دهد. به منظور بهره‏برداری از منابع تولید پراکنده برای هریک از این منابع و بر اساس پارامترهای اندازه‏گیری شده محلی، استراتژی کنترل و مدیریت توان در دو حالت متصل به شبکه و تشکیل ریزشبکه ارائه شده است. با ارائه این استراتژی کنترل و مدیریت توان، ریزشبکه باقیمانده، که ناشی از وقوع یک رویداد کلیدزنی ناخواسته و یا برنامه‏ریزی شده می‏باشد، قادر خواهد بود در حالت جزیره‏ای به کار خود ادامه داده و نیز حداکثر بار را در فرکانس و ولتاژ مناسب تغذیه کند. شبیه‏سازی ها و مطالعات موردی متنوعی بر روی یک سیستم توزیع فشار متوسط نمونه انجام گردیده و کارآیی الگوریتم پیشنهادی کنترل و بهره‏برداری مورد تحقیق و تأیید قرار گرفته است.

درخواست انرژی الکتریکی از یک واحد نیروگاهی در طول سال، روز و براساس ساعت متغیر است حتی در وضعیت ثابت بودن درخواست انرژی الکتریکی بر اساس بار – پایه دبی مورد نیاز یک فن یا یک پمپ بر حسب تغییرات شرایط محیطی و خواص سوخت تغییر می کند. براساس این شرایط متغیر، یک سیستم کنترل پیوسته برای تنظیم دبی فن ها و پمپ ها مورد نیاز است در یک نیروگاه حرارتی بطور معمول 5 الی 8 درصد انرژی الکتریکی تولیدی آن صرف مصارف داخلی می شود. در این تحقیق نیروگاه حرارتی سهند مورد برسی قرار گرفته است.این نیروگاه شامل دو واحد بخاری325مگا واتی است. هر واحددو دستگاه فن هوای بویلر با توان اسمی 3400 کیلووات دارد. ظرفیت نامی هر فن 800تن بر ساعت است. مصرف هوای بویلردر بار نامی325 مگاوات با سوخت گاز 1060تن بر ساعت است .تنظیم دبی هوای فن بوسیله دمپرورودی انجام می شود.در این تحقیق بررسی شده است که در صورت استفاده از سیستم کنترل دور موتورasd به جای کنترل دمپر ورودی توان مصرفی دو فن در بار نامی حدود 2/2مگا وات درساعت کاهش می یابد. این صرفه جویی در بارهای کمتر بیشتراست. صرفه جویی انرژی دودستگاه فن هوای بویلر با توجه به پروفیل بارنیروگاه سهند در سال86در صورت استفاده از سیستم asd برابر20میلیون کیلووات ساعت درسال است. .در صورت استفاده از سیستم asdبه جای سیستم هیدرولیک کوپلینگ برای هر پمپ 10میلیون کیلو وات ساعت صرفه جوئی به دست می اید. به کارگیری ادوات الکترونیکی برای ساخت منابع تغذیه با فرکانس متغیر جهت تغذیه الکتروموتورهای متناوب با سیستم کنترل سرعت همراه با تولید هارمونیک و هارمونیک های میانی است و با مقایسه سطوح اختلالات با محدودیت های iec و ieee تجهیزات مناسب جبران سازی انتخاب می شود و در درایوهای جدید ولتاژهای شبکه فشار متوسط که از اینورترهای چند سطحه استفاده می شود شکل موج خروجی آن تقریبا سینوسی بوده و نیازی به فیلتر خروجی ندارد.در شبیه سازی درایو اینورتر npc سه سطحه و لتاژ متوسط(mv (با نرم افزار مطلب 2007 موارد فوق نشان داده شده است.

در این پایان نامه طراحی و ساخت درایو با مدار کنترل مبتنی بر پردازنده سیگنال دیجیتال برای کنترل موتورهای سنکرون مغناطیس دائم با جبرانسازی محدودیت ها و مشخصه های غیر ایده آل اینورترهای منبع ولتاژی، ارائه گردیده است. درایو طراحی شده، مشخصه های یک درایو صنعتی, متناسب با نیازهای صنعت داخل کشور را دارا می باشد. در این درایو الگوریتم کنترل برداری برای کنترل موتور سنکرون مغناطیس دائم، با قابلیت کار در سه حالت کاری کنترل گشتاور، کنترل سرعت و کنترل موقعیت، بکار گرفته شده است. برای بهبود عملکرد درایو، اثر windup انتگرالگیر در کنترل کننده های جریان و سرعت در حالت اشباع کنترل کننده ها، بررسی و جبرانسازی شده است. برای حالت کاری کنترل سرعت، روش کنترل بدون سنسور موقعیت مبتنی بر رویتگر مد لغزشی پیاده سازی شده است. کارائی این روش در سرعت های زیر 10% سرعت نامی غیر قابل قبول می باشد، که ناشی از افت قابل ملاحظه bemf موتور، نسبت بالای دامنه نویز به سیگنال جریان اندازه گیری شده و همچنین عدم تطبیق میان ولتاژ مرجع اینورتر و ولتاژ خروجی اینورتر می باشد. برای بهبود عملکرد درایو در کنترل بدون سنسور موقعیت، در سرعت های پائین، یک روش جبرانسازی تطبیقی برای جبرانسازی مشخصه های غیر ایده آل اینورترهای منبع ولتاژی، پیشنهاد شده است. در روش پیشنهاد شده، کلیه مشخصه های غیرایده آل اینورتر منبع ولتاژی، شامل dead-time، زمان خاموش و روشن شدن و افت ولتاژ حالت روشن ادوات کلیدزنی نیمه هادی و اغتشاشات ولتاژ باس dc، بررسی و به صورت تطبیقی با نقطه کار، جبرانسازی شده اند. جبرانسازی های انجام شده، شامل جبرانسازی اثر windup انتگرالگیر کنترل کننده های جریان و سرعت در حالت اشباع کنترل کننده، جبرانسازی مشخصه های غیرایده آل ادوات کلیدزنی، و جبرانسازی اغتشاشات ولتاژ dc، منجر به بهبود کارائی درایو در عملکرد کنترل با و بدون سنسور موقعیت شده است. نتایج شبیه سازی و نتایج عملی ارائه شده کارائی این روش های جبرانسازی را اثبات می کنند.

یکی از روش های مطلوب کنترل موتورهای القایی، روش کنترل مستقیم گشتاور می باشد. ایده اصلی این روش کنترل مجزای شار پیوندی و گشتاور الکترومغناطیسی، با انتخاب بردارهای مناسب ولتاژ در هر نمونه برداری می باشد تا مقادیر شار و گشتاور الکترومغناطیسی موتور را در حد مقادیر مرجع آنها کنترل نماید. در این روش به علت حذف عوامل تأخیری سیستم از جمله حلقه های کنترل جریان pwm، به پاسخ دینامیکی سریعتری دست خواهیم یافت. ضمن اینکه به تعیین موقعیت دقیق روتور نیاز نخواهد بود. برای ارتقا و بهبود عملکرد روش کنترل مستقیم گشتاور پیشنهادات گوناگونی مطرح شده است که استفاده از اینورترهای چندسطحی از جمله آنها می باشد. اینورتر سه سطحی کلمپ دیودی (npc) یکی از مبدل های چندسطحی متداول در کاربردهای ولتاژ متوسط می باشد. مهمترین مشکلی که در استفاده از مبدل npc بروز می کند بر هم خوردن تعادل ولتاژ خازن های لینک dc آن می باشد. در این پایان نامه ابتدا برای تعیین جدول کلیدزنی، روابط مربوط به شار و گشتاور موتور القایی و اثر اعمال بردارهای مختلف ولتاژ فضای سه سطحی بر تغییرات شار و گشتاور مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین پس از بررسی اثر هارمونیکی عدم تعادل ولتاژ خازن های لینک dc یک روش ساده اما موثر برای کنترل انحراف ولتاژ نقطه خنثی پیشنهاد شده است. در نهایت پس از شبیه سازی، با استفاده از پردازشگر tms320f2812 روش کنترل مستقیم گشتاور با استفاده از الگوریتم پیشنهادی پیاده سازی شده و نتایج آزمایشگاهی مربوطه ارائه می گردد.

کاربردهای فراوان مبدل های ac/ac سه فاز، منجر به انجام مطالعاتی جهت بهبود عملکرد، کاهش حجم و هزینه و افزایش قابلیت های این مبدل ها شده است. در این پایان نامه یک مبدل ac/ac جدید برای انتقال دو طرفه توان بین منبع ac و بار سه فاز ارائه شده است. این مبدل بر اساس ساختار اینورتر نه سوئیچه پیشنهاد شده و با تغییر بخش کنترل و پارامترهای مداری، انتقال توان dc/ac را به ac/dc/ac امکان پذیر نموده است. بدین ترتیب می توان با استفاده از 9 سوئیچ، عملکرد مبدل پشت به پشت را که به 12 سوئیچ نیاز دارد بدست آورد. بکارگیری مبدل نه سوئیچه به جای مبدل پشت به پشت علاوه بر برآورده کردن شرایط این مبدل، مزایای مختلفی نیز از جمله کاهش هزینه و کاهش حجم و وزن را داراست. برای کنترل این مبدل و تنظیم ولتاژ خازن لینک dc، کنترل کننده طراحی و پیشنهاد شده است. چگونگی عملکرد این مبدل و روش کلیدزنی مبدل نه سوئیچه توسط مدولاسیون پهنای پالس ارائه شده است. مبدل نه سوئیچه توانایی تنظیم ضریب توان ورودی را به صورت واحد و حتی پیشفاز دارد. همچنین کنترل تبادل توان حقیقی و موهومی بین منبع و بار در چارچوب مرجع d-q به طور کامل توضیح داده شده است. برای بررسی عملکرد مبدل نه سوئیچه، شبیه سازی این مبدل توسط نرم افزار matlab/simulink انجام شده است. با پیاده سازی سخت افزاری و انجام آزمایش های عملی، نتایج شبیه سازی تأیید می گردند.

اینورترهای قدرت به عنوان یک بخش اساسی در منابع تغذیه بدون وقفه، رگولاتورهای ولتاژ اتوماتیک و سیستمهای تبدیل توان منابع تولید پراکنده مطرح می باشند. همچنین ساختار موازی اینورترها به منظور بالابردن ظرفیت توان سیستم، بهبود قابلیت اطمینان، افزونگی بالاتر و مدولاریته مطلوب تر بکار گرفته می شود. از لحاظ تئوری اگر ولتاژ خروجی اینورترهای دارای دامنه، فرکانس و فاز یکسان باشند، جریان بار به صورت یکسان بین اینورترها تقسیم خواهد شد. با این حال به دلیل وجود اختلاف فیزیکی میان اینورترها و عدم تطابق امپدانس خطوط، جریان بار به درستی بین اینورترها تقسیم نمی شود. در واقع جریان چرخشی بین اینورترها ایجاد می شود و اینورترها ممکن است آسیب ببیند و یا دچار اضافه بار گردند. به منظور اجتناب از ایجاد جریان چرخشی، استراتژیهای کنترلی متفاوتی برای اینورترهای موازی ارائه شده است. با این وجود در مقالات ارائه شده فرض می-شود که منبع ولتاژ dc ورودی هر اینورتر دارای ولتاژ ثابتی است و دامنه آن بزرگتر از پیک ولتاژ ac خروجی می باشد. در عین حال این ولتاژها می بایست تقریباً با هم مساوی نیز باشند، زیرا اختلاف ولتاژ بزرگ موجب ایجاد جریان چرخشی و وقفه در عملکرد سیستم می شود. برای رفع این محدودیت در این پایان نامه استفاده از ساختار موازی اینورترهای منبع امپدانس برای تغذیه بار مشترک با ولتاژ ac توسط منابع dc با ولتاژ و ظرفیت توان متفاوت پیشنهاد شده است. در سیستم پیشنهادی منابع dc می توانند هر ولتاژی بزرگتر یا کوچکتر از پیک ولتاژ ac خروجی داشته باشند و اختلاف ولتاژ مابین آنها تاثیری بر عملکرد سیستم نخواهد داشت. همچنین از این ساختار می توان برای اتصال منابع تولید توان متفاوت مانند سیستمهای فتوولتاییک و پیلهای سوختی و ... به شبکه یا بار استفاده نمود. برای تقسیم جریان سیستم پیشنهادی از دو استراتژی متفاوت شامل 1) استراتژی تقسیم جریان مساوی و مستقل از ظرفیت توان منابع dc 2) استراتژی تقسیم جریان متناسب با ظرفیت توان منابع dc ارائه شده است. جهت اجرای استراتژیهای تقسیم جریان، روش کنترل زنجیره دایروی رایج بگونه ای اصلاح گردید که قابلیت تقسیم جریان به نسبت دلخواه بین اینورترها بدست آمد. شبیه سازی برای دو استراتژی تقسیم جریان صورت گرفت، نتایج موید برتر بودن استراتژی تقسیم جریان متناسب با ظرفیت توان منابع dc از لحاظ قابلیت اطمینان و پاسخ دینامیکی می باشد. همچنین از این سیستم برای اتصال سیستمهای فتوولتاییک به شبکه تک فاز استفاده گردید. در نهایت نمونه آزمایشگاهی سیستم پیشنهادی پیاده سازی شده و نتایج اجرای آزمایشگاهی آن نشان داده شده است.

در بسیاری از سیستم های انرژی الکتریکی، ترکیبی از چندین تولیدکننده، مصرف کننده و یا ذخیره کننده انرژی به تبادل توان با یکدیگر می پردازند. لوازم خانگی و پروسه های صنعتی چندموتوره، منابع تغذیه بدون وقفه و خودروهای برقی نمونه هایی از سیستم های انرژی ترکیبی به شمار می روند. با گسترش استفاده از این سیستم های ترکیبی، تحقیقات گسترده ای نیز برای توسعه فن آوری های مربوط به آن از جمله مبدل های الکترونیک قدرت در حال انجام است. هدف از این تحقیقات ارائه فن آوری های جدید در جهت کاهش حجم، هزینه پیاده سازی و هزینه بهره برداری و همچنین افزایش بازده و قابلیت اطمینان مبدل ها می باشد. در سیستم های انرژی ترکیبی با توجه به وجود چندین سیستم انرژی، به چندین مبدل الکترونیک قدرت جهت کنترل، هماهنگی و تبادل انرژی نیاز می باشد. وجود چندین مبدل مجزا، ممکن است با توجه به نوع کاربرد، منجر به افزایش حجم و قیمت، و کاهش قابلیت اطمینان سیستم گردد. استفاده از یک مبدل چندپایانه ای به جای چندین مبدل معمولی می تواند راه حلی برای رفع این مشکلات باشد. یک مبدل چندپایانه ای، ممکن است شامل چندین پایانه dc، چندین پایانه ac و یا ترکیبی از پایانه های dc و ac باشد که با توجه به نوع کاربرد، مبدل مورد نیاز انتخاب می شود. در این رساله، توسعه مبدل های چندپایانه ای با هر دو پایانه ac و dc قابل کنترل مورد توجه می باشد. بر این اساس مبدل9-سوئیچه به عنوان مبدل پایه انتخاب شده است. مبدل 9-سوئیچه یک مبدل چندپایانه ای با دو پایانه ac و یک پایانه dc می باشد که تنها از 9 کلید نیمه هادی تشکیل شده است. بنابراین استفاده از آن در سیستم های انرژی ترکیبی می تواند باعث کاهش حجم و قیمت گردد. مبدل 9-سوئیچه علی رغم مزایای مذکور دارای محدودیت هایی نیز می باشد: الف) دامنه ولتاژ پایانه های ac، بازده و کیفیت توان مبدل 9-سوئیچه نسبت به اینورتر 6-سوئیچه معمولی کمتر می-باشد. ب) جهت کنترل جریان پایانه های ac حداقل به چهار سنسور جریان نیاز می باشد که باعث افزایش قیمت می-گردد. ج) با وجود اینکه مبدل 9-سوئیچه، قابلیت کنترل مستقل دامنه و فرکانس هر دو پایانه ac خود را دارد، سطح ولتاژ پایانه dc آن قابل کنترل نمی باشد. د) مبدل 9-سوئیچه تنها دارای یک پایانه dc می باشد درحالی که در بسیاری از سیستم های انرژی ترکیبی بیش از یک پایانه dc مورد نیاز می باشد. در راستای رفع و بهبود محدودیت های مبدل 9-سوئیچه، در این رساله: الف) یک روش کلیدزنی جدید بر مبنای مدولاسیون بردار فضایی برای مبدل 9-سوئیچه ارائه گردیده است. روش کلیدزنی پیشنهادی، باعث افزایش دامنه پایانه-های ac، افزایش بازده و کاهش هارمونیک خروجی در مبدل 9-سوئیچه می گردد. ب) یک روش جدید جهت اندازه گیری جریان های مبدل های 9-سوئیچه با حداقل سنسور ارائه می کند. در روش پیشنهادی با استفاده از اندازه گیری جریان کلیدهای میانی مبدل 9-سوئیچه، جریان های هر دو خروجی مبدل قابل اندازه گیری می باشد. ج) جهت کنترل پایانه dc در مبدل 9-سوئیچه، استفاده از شبکه منبع امپدانس به عنوان طبقه ورودی مبدل 9-سوئیچه پیشنهاد شده است. که علاوه بر قابلیت کنترل پایانه dc، باعث افزایش دامنه ولتاژ پایانه های ac و عدم نیاز به deadtime نیز می گردد. د). با ترکیب یک مبدل 9-سوئیچه اصلاح شده و شبکه های منبع امپدانس، دو مبدل 9- سوئیچه جدید با دو پایانه dc ارائه شده است. در این رساله همچنین مبدل 9-سوئیچه منبع جریان نیز به عنوان دوگان مبدل 9-سوئیچه منبع ولتاژ پیشنهاد گردیده است که علاوه بر ویژگی های مبدل 9-سوئیچه، از ویژگی های مبدل های منبع جریان نیز سود می برد. درستی تمام مبدل ها و روش های کلیدزنی پیشنهادی در این رساله بوسیله شبیه سازی تایید شده است. همچنین نتایج آزمایشگاهی حاصل از نمونه های ساخته شده تعدادی از مبدل ها، درستی عملکرد آنها را نشان می دهد.

مبدل ها به عنوان واسط میان منابع تغذیه و بار ، قلب سیستم های الکترونیک قدرت به شمار می-روند. بهبود شاخص های عملکردی مبدل ها موجب افزایش کارآیی همه ی سیستم های الکترونیک قدرت می گردد. به همین دلیل تحقیق در زمینه ی مبدل ها یکی از شاخه های رو به رشد الکترونیک قدرت است. این تحقیقات علاوه بر ارتقا سطح کیفی مبدل ها کاهش قیمت تمام شده ی آنها را نیز مد نظر دارند. این اهداف یا از طریق معرفی آرایشی جدید و یا با اصلاح یکی از آرایشهای موجود محقق می-گردد. یکی از روش هایی که در سال های اخیر برای کاهش هزینه تمام شده مبدل های الکترونیک قدرت مورد توجه قرار گرفته ، کاهش تعداد سوئیچ های به کار رفته در ساختمان آنهاست. در این راستا اینورتر نه سوئیچه به عنوان یک مبدل سه فاز با قابلیت تغذیه مستقل دو بار سه فاز سه سیمه معرفی شد. اینورتر نه سوئیچه یک مبدل دو خروجی است که دو مجموعه ولتاژ سه فاز تولیدی توسط آن از لحاظ دامنه و فرکانس از یکدیگر مستقلند. اینورتر چهارساق یک مبدل high performance است که قادر به تولید ولتاژ سه فاز متعادل یا نامتعادل مستقل از بار است. این آرایش مناسب ترین گزینه برای تغذیه بارهای سه فاز چهار سیمه است. در این پایان نامه به منظور تغذیه مستقل دو بار سه فاز چهارسیمه که می توانند متعادل یا نامتعادل باشند یک مبدل چهارساق دو خروجی معرفی می شود. این مبدل معادل دو اینورتر چهارساق است که با هم تلفیق شده اند و تعداد سوئیچهای مورد نیاز برای ساخت آنها کاهش یافته است. روشهای کلیدزنی این مبدل نیز ارائه می شود. برای مبدل پیشنهادی کاربردهایی به عنوان اینورتر دو خروجی و مبدل ac/ac مقاوم در برابر خطا و کار در ساختمان upqc پیشنهاد می شود. همچنین در کاربرد اینورتری اینورتر دو خروجی پیشنهادی با شبکه امپدانسی ترکیب شده تا قابلیت افزایش ولتاژ ورودی را نیز پیدا کند. یک نمونه آزمایشگاهی نیز ساخته شد تا نتایج عملی موید الگوریتم های کلیدزنی پیشنهادی باشند. این پایان نامه در نه فصل تنظیم شده است. در فصول دو ، سه و چهار به ترتیب مروری بر ساختمان و روشهای کلیدزنی اینورتر چهار ساق ، اینورتر نه سوئیچه و مبدل منبع امپدانس انجام می شود. در فصل پنجم آرایش پیشنهادی معرفی و روشهای کلیدزنی آن ارائه می شود. در ششمین فصل از آرایش پیشنهادی به عنوان مبدل ac/ac مقاوم در برابر خطا استفاده می گردد. در فصل هفتم به کارگیری این مبدل در بهساز کیفیت توان یکپارچه مورد بررسی قرار می گیرد. سرانجام در فصل نهم نتیجه گیری کلی انجام می شود

در سیستم های قدرت همواره شاهد اغتشاشات توان خواهیم بود. این اغتشاشات می تواند ناشی از بروز خطا در سیستم توزیع، عملکرد تجهیزات محلی، حالات گذرای کلیدزنی در شبکه، فرسودگی تجهیزات، طوفان، صاعقه و موارد متعدد دیگری باشد. این مسئله با افزایش بارهای غیر خطی در سال-های اخیر تشدید شده است. اغتشاشات بوجود آمده از قبیل نویز های الکتریکی، ولتاژ های سوزنی و نوسانات ولتاژ ممکن است از حد مجاز دستگاه های الکتریکی فراتر رفته، کار آن ها را تحت تاثیر قرار دهد. از طرف دیگر ظهور سیستم های کامپیوتری، کنترلی و مخابراتی حساس، نیاز به توان دائمی را دو چندان کرده است. کیفیت توان هم به موضوعی مهم تبدیل شده است. در اقتصاد امروز، بیش از هر زمان دیگری به تکنولوژی it وابسته هستیم و در عین حال این تکنولوژی بیش از هر زمان دیگری از سوی مشکلات تامین توان تهدید می شود. منابع تغذیه بی وقفه (ups ) و کیفیت دهنده های توان راه حلی مطمئن و بی بدیل جهت جبران کاستی های شبکه قدرت برای مصرف کننده فراهم آورده اند. آن ها علاوه بر تامین توانی همیشگی، مطمئن و با کیفیت از بارهای حساس در برابر اضافه ولتاژ، افت ولتاژ ، اغتشاشات هارمونیکی و حالات گذرای خط و شبکه محافظت می کنند. مبدل های ac/ac پشت به پشت که از آن ها به عنوان مبدل های دو خروجی نیز یاد می شود، جزء اصلی سیستم های ups یا کیفیت دهنده توان محسوب می گردند. تاکنون آرایش های متعددی برای این مبدل ها عنوان شده اند. یک دسته ازین آرایش ها با هدف کاهش قیمت تمام شده، به کاستن المان ها و سوئیچ های قدرت با حفظ کیفیت و قابلیت اطمینان مبدل پرداخته اند. این آرایش ها که به آرایش های سوئیچ کاهش یافته معروفند موضوع اصلی این پایان نامه محسوب می شوند. با توجه به گرایشی که در تحقیقات اخیر در زمینه مبدل های سوئیچ کاهش یافته پدیدار شده، در کار مطالعاتی صورت گرفته، آرایش جدیدی از مبدل های سوئیچ کاهش یافته معرفی، عملکرد و ویژگی-های آن بررسی و با آرایش های متداول به طور مفصل مقایسه شده است. متن پایان نامه شامل هشت فصل است. در فصل دوم مبدل های ac/ac تکفاز معرفی، کاهش سوئیچ در انواع آنها بررسی و آرایش های مختلف در قسمت های یکسوساز و اینورتر مطالعه شده اند. فصل سوم به معرفی آرایش جدیدی از مبدل های سه فاز می پردازد که روشی متفاوت نسبت به روش های موجود را برای کاهش سوئیچ در پیش گرفته است. در فصل چهارم پیاده سازی ایده جدید برگرفته از سیستم سه فاز برای کاهش سوئیچ در آرایش های تکفاز صورت گرفته است. الگوریتم تعمیم یافته کاهش سوئیچ مبدل های تکفاز در فصل پنج و استفاده از مبدل سوئیچ کاهش یافته حاصل در کاربردهای ups و مبدل ac/ac چندسطحی در فصول شش و هفت بررسی، چیدمان و روش های کنترلی مناسب ارائه می گردند.

صنعت فولاد سازی یکی از انرژی بر ترین صنایع کشور است. هزینه انرژی تقریبا یک سوم هزینه نهایی تولید فولاد را به خود اختصاص می دهد. در این تحقیق بعد از بررسی عملکرد توربو ماشینهای(پمپ،فن و کمپرسور) موجود در این صنعت روشی برای یافتن نقطه عملکرد بهینه توربو ماشینهای مجهز به درایو برای صرفه جویی قابل توجه در مصرف برق با استفاده از روش جستجوی الگو ارائه می شود. در این روش بعد از شبیه سازی سیستم درایو و بار مکانیکی سرعت بهینه دوران هر یک از الکترو موتورها برای رسیدن به دبی خروجی کل مورد نظر تعیین می گردد. حداقل مصرف انرژی الکتریکی به عنوان هدف این رهیافت مشخص شده است. در این روش اثر بازده الکترو موتور و درایو روی نقطه عملکرد بهینه سیستم توربوماشین های موازی در نظر گرفته شده است. علاوه بر این قوانین مکانیکی حاکم بر عملکرد توربو ماشین ها به خوبی درقالب تابع هدف و تابع محدودیتهای روش جستجوی الگو گنجانده شده اند. در این تحقیق از عملکرد موازی توربو ماشین های غیر همسان به دلیل کاربرد کم آنها صرفنظر شده است. در پایان میزان صرفه جویی انرژی حاصل از به کار گرفتن این روش برای کنترل دور پمپها و فن های موازی فولاد هرمزگان محاسبه می گردد. همچنین میزان صرفه جویی انرژی حاصل از استفاده از درایو برای کنترل دور کمپسور اسکرو واحد احیا مستقیم محاسبه می شود.

استفاده از انرژی باد به عنوان یکی از انرژی‏های تجدیدپذیر در سالیان اخیر رشد قابل توجهی داشته و به عنوان یک گزینه مناسب برای جایگزینی سوخت‏های فسیلی مطرح شده است. این منبع انرژی غیر قابل کنترل و پیش‏بینی بوده و به همین دلیل، اتصال توربین‏های بادی به شبکه‏‏های قدرت، علی الخصوص سیستم‏های قدرت ضعیف با سطح اتصال کوتاه پایین با مشکلاتی همراه است. علارغم رشد روز افزون، قیمت مناسب و مزایای دیگر توربین بادی، این تجهیز پس از نصب در شبکه باعث بروز اختلالاتی از قبیل نوسانات ولتاژ و یا هارمونیکها می گردد. در این پایان نامه، اثر توربین‏های بادی کوچک بر سیستم‏های توزیع از دیدگاه کیفیت توان با تمرکز بر نوسانات ولتاژ از نوع چشمک زدن ولتاژ (فلیکر) بررسی شده است. سپس راهکاری مبتنی بر استفاده از تجهیزات custom power برای کاهش این اثر نامطلوب ارائه شده است. به همین منظور، شبکه توزیع استاندارد 13 باسه ieee برای مطالعات انتخاب شده است. سپس یک توربین بادی کوچک در توانهای مختلف و با توجه به معیارهای تلفات توان، پروفیل ولتاژ و فلیکر در این سیستم توزیع نمونه جایابی و تعیین ظرفیت شده است. سپس یک سیستم d-statcom در محل اتصال توربین بادی به شبکه طراحی و متصل شده، به نحوی که علاوه بر بهبود تلفات و پروفیل ولتاژ شبکه، فلیکر ناشی از توربین بادی را نیز کاهش میدهد.در نهایت توربین بادی روی یک باس ثابت نگه داشته شده و d-statcom برای بهینه کردن تابع هدف جایابی شده است. نتایج بدست آمده از شبیه‏سازی‏های انجام شده در محیط نرم افزار pscad/emtdc و تحلیل نتایج آن با نرم افزار matlab نشان دهنده بهبود مسائل کیفیت توان ناشی از نصب d-statcom درنقطه بهینه از شبکه مورد مطالعه می‏باشد.

ترکیب اینورتر منبع ولتاژ و مبدل های dc/dc دو طرفه ازساختار های متداول برای کاربرد های اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه، منابع تغذیه بدون وقفه و خودرو برقی می باشد. علت استفاده از مبدل dc/dc پایین بودن ولتاژ ورودی و باک بودن اینورتر منبع ولتاژمی باشد. معمولاً از مبدل بوست یا فلای بک (در صورت نیاز به ایزولاسیون) به عنوان مبدل dc/dc استفاده می شود. ولی به دلیل افزایش هزینه، این مبدل ها روز به روز جای خود را به مبدل های منبع انرژی گسسته می دهد. متداول ترین مبدل منبع انرژی گسسته، مبدل منبع امپدانس می باشد. در این پایان نامه ابتدا این مبدل ها معرفی و سپس از نظر استرس، تلفات، بهره و تعداد المان با هم مقایسه شده اند. در ادامه کاربرد مبدل های منبع انرژی گسسته در اینورتر های سوئیچ کاهش یافته ارائه گردیده است. سپس کاربرد مبدل های منبع انرژی گسسته در ساختار های ac/ac بررسی شده است. در انتها کاربرد این مبدل ها در اتصال انرژی سلول های فتوولتاییک به شبکه ارائه گردیده است. برای اثبات عملکرد اینورتر های منبع انرژی گسسته نمونه آزمایشگاهی ساخته شده است. همچنین اینورتر های سوئیچ کاهش یافته مانند اینورتر چهارسوئیچه و نه سوئیچه پیاده سازی عملی شده است.

field programmable gate array ها آرایه های گیتی قابل برنامه ریزی می باشند که به طراح این تواناییرا می دهد تا طراحی دیجیتال خود را آنچنان که می خواهد و با هر حجم و پیچیدگی لازم، طراحی کند. یکی از زبانهای توصیف سخت افزاری این ic ها vhdl می باشد.بدین ترتیب fpga امکانات جدید را در پردازش اطلاعات بوجود آورد، یک fpga می تواند جایگزین چندین مدار سخت افزاری عادی شود.پس می توان fpga را در موارد مختلف بکار ببریم که یکی از این موارد استفاده در سیستم های قدرت و وابسته به قدرت است می باشد که بطور گسترده در (pulse width modulation) pwm وspwm ( sinusoidal pulse width modulation) و مبدل ها و.....بکار برده می شود . در این پایان نامه از fpga به عنوان قسمتی از سیستم کنترلی اینورترهای چند سطحی بکاربرده می شود که در مقایسه با سایر سیستم های کنترلی و icهای موجود در بازار قابلیت اطمینان و دقت و سرعت بیشتری را دارد . برای تحلیل و اجرای بخش کنترلی از چندین روش استفاده شده است که در نهایت روش پیشنهادی بسیار آسان و با کمترین تلفات و دقت بالاست . از طرفی از اینورترهای سه سطحی که یکی از پرکاربردترین نوع اینورترهای چند سطحی می باشد در این پایان نامه استفاده شده است .همچنین برای برنامه نویسی از نرم افزار xilinx استفاده شده که مشاهده خواهیم کرد که استفاده از fpga در این نوع کاربردها کاملا امکان پذیر و مقرون به صرفه است

افزایش نگرانی ناشی از گرمایش جهانی و تولید گاز های سمی مثل co2 در جهان بوسیله منابع سوخت-های فسیلی توجه متخصصین را به سمت استفاده از انرژی های جایگزین مانند: انرژی های نو برای وسایل نقلیه جلب کرده است. انرژی های نو مثل انرژی آب، باد، خورشیدی و 0 می باشد. این تحقیق روی انرژی باد و استفاده از این انرژی برای خودرو های برقی متمرکز شده است. ولی انرژی باد به دلیل اینکه غیر قابل پیش-بینی می باشد، باید از بارهایی استفاده شود که در زمانی که باد می وزد آن را ذخیره کرد. ماشین های برقی از این نمونه بارها می باشند. نیاز به تبدیل توان الکتریکی از حالت های مختلف به یکدیگر و همچنین اتصال آن در صنعت امروز انکار ناپذیر است. وجود منابع الکتریکی با مشخصات خروجی غیر قابل تغییر و در عین حال، بارهای الکتریکی با ولتاژ و فرکانس متفاوت با منابع موجود، این نیاز را بیشتر توجیه می کند. بار ها به ولتاژ dc متغیر یا ولتاژ ac با دامنه و فرکانس قابل تنظیم نیاز دارند. منابع الکتریکی dc با سطح ولتاژ dc ثابت و منابع الکتریکی ac با ولتاژ و فرکانس ثابت نمی توانند به طور مستقیم برای تغذیه بارها به کار روند. در نتیجه باید از مبدل هایی جهت تغییر دامنه یا فرکانس خروجی منابع و تنظیم آنها برای بار، استفاده شود. عبور توان عمومأ از سمت شبکه به سمت بار می باشد. با این حال در مواردی که ژنراتور به شبکه متصل شده است عبور توان معکوس می شود. به عنوان مثال در سیستم توربین بادی که به شبکه متصل شده است، عبور توان از توربین بادی ( به عنوان منبع ورودی ) به سمت شبکه ( به عنوان یک بار ac )یا یک خودرو برقی (به عنوان یک بار dc ) می-باشد. و این امر می تواند برعکس نیز کار کند . یعنی خودرو برق ده (v2g )به عنوان یک منبع dc توان را به سمت شبکه (به عنوان یک بار ac ) عبور دهد. در واقع در برخی از سیستم ها با توجه به شرایط کاری ، عبور توان معکوس می باشد. در مبدل های ac/ac توان ورودی از یک منبع سه فاز مانند شبکه سراسری برق با فرکانس خط ثابت 50 یا 60 هرتز گرفته می شود. بار خروجی نیز می تواند موتور الکتریکی و یا هر بار سه فاز دیگر باشد. مشخصات خروجی سیستم از قبیل ولتاژ، جریان و فرکانس توسط بار معین می گردد. در سال های اخیر با توجه به فراوانی در دسترس بودن منابع سه فاز و همچنین کاربرد بسیار بارهای الکتریکی سه فاز، مبدل های ac/ac سه فاز رشد بسیار داشته اند. به همین دلیل مطالعاتی برای بهبود عملکرد، کاهش هزینه، حجم و افزایش قابلیت های مبدل ارائه شده است. در این تحقیق یک مبدل سه فاز با نه سوئیچ ارائه شده است که قابلیت عبور توان به صورت دو طرفه دارد. به علاوه در پایانه ورودی، امکان تنظیم ضریب توان با مقدار واحد وجود دارد. در فصل های بعد مشخصات مبدل و عملکرد آن را توضیح می-دهیم. همچنین نحوه کلید زنی و طراحی بخش کنترل پایانه ها و تنظیم ولتاژ لینک ارائه می شود. سپس نتایج شبیه سازی انجام شده آماده است.

در این رساله، راهکار کنترلی مدولاسیون همزمان پهنا و دامنه پالس در کاهش هارمونیکهای انتخابی ( shm-pwam) پیشنهاد می گردد. طرح مذکور در کاربردهای ولتاژ متوسط و توان زیاد محرکه های الکتریکی ac، مورد استفاده قرار می گیرد. در نظر گرفتن مشخصه دامنه پالس ها به عنوان درجات آزادی اضافی در سیستم، دید تعمیم یافته ای به استراتژی های کنترلی متعارف می بخشد. بدین معنی که مشخصه دامنه پالس نیز از وزنی مساوی با مشخصه پهنای پالس در جهت ارضای شرایط خروجی برخوردار باشد. در روش پیشنهادی shm-pwam، قابلیت تغییر دامنه پالس همانند قابلیت تغییر پهنای پالس به اینورتر قدرت اضافه شده است. بدین ترتیب کیفیت استراتژی کنترلی متعارف shm-pwm بیش از پیش بهبود می یابد. با این وجود، تحقق بخش pam نیازمند تغییر منابع dc اینورتر با سرعت قابل قبول می باشد. در این رساله جهت تحقق و پیاده سازی shm-pwam، یک سیستم یکسوساز-اینورتر pwm چند سطحی chb طراحی و پیاده سازی شده است. با توجه به متغیر بودن منابع dc میانی در سیستم مذکور، طراحی پارامترهای مبدل با چالش هایی همراه است. به بیانی دیگر، پارامترهای مذکور دارای مقادیر متفاوتی در کل محدوده اندیس مدولاسیون دامنه می باشند. بدین منظور راهکاری جهت انتخاب مقادیر بهینه از میان تمامی مقادیر به دست آمده در این رساله پیشنهاد گردیده است. با در نظر گرفتن ملاحظات ذکر شده در طراحی پارامترهای مبدل چند سطحی، تحلیلها و نتایج شبیه سازی نشان می دهند که به دلیل دو برابر شدن درجات آزادی در استراتژی پیشنهادی shm-pwam، قابلیت کاهش تعداد بیشتری از هارمونیک های مرتبه پایین افزایش یافته و بهبود قابل ملاحظه ای در thd ولتاژ و جریان خروجی و همچنین موجک گشتاور موتور حاصل می گردد. از طرفی با افزایش درجات آزادی، توزیع توان خروجی در میان سلولهای اینورتر نیز متعادل می گردد که این امر در استراتژی متعارف امکان پذیر نمی باشد. مقایسه تلفات کلیدزنی سمت یکسوساز و اینورتر نیز به مقادیر پارامترهای طراحی شده در سیستم وابسته است. با این وجود، درصد تغییرات تلفات کلیدزنی کل سیستم شبیه سازی شده به هنگام اعمال استراتژی پیشنهادی مبین کاهش تلفات کلیدزنی در محدوه وسیعی از اندیس مدولاسیون می باشد. همچنین به دلیل کوچکتر بودن مقادیر بهینه سطوح ولتاژی نسبت به حداکثر مقدار لینک dc و همچنین کاهش قابل ملاحظه اندازه اندوکتانسهای سمت منبع، هزینه توان راکتیو نیز در استراتژی پیشنهادی کاهش چشم گیری یافته است. نتایج آزمایشگاهی اعمال استراتژی پیشنهادی بر یک سیستم یکسوساز-اینورتر پنج سطحی نیز مبین برتری استراتژی shm-pwam نسبت به shm-pwm می باشد.

هر سیستم تبدیل انرژی باد را می توان به سه بخش اصلی تقسیم نمود: توربین باد، ژنراتور و سیستم اتصال الکتریکی. با توجه به آنکه در این رساله تمرکز بر روی سیستم واسط بین ژنراتور و شبکه می باشد، در مورد دو بخش دیگر، در ابتدای رساله، ملزومات لازم برای بیان تئوری و نوآوری مطرح شده بیان شده است. این ملزومات شامل معادلات حاکم بر یک توربین بادی، الگوریتم دنبال کردن توان ماکزیمم و معادلات حاکم بر ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم به همراه دلایل انتخاب این نوع ژنراتور و مزیت های آن است. در ادامه ساختار جدیدی برای سیستم واسط بر اساس استفاده از یکسوکننده های یکطرفه سوئیچ کاهش یافته (یکسوکننده ویینا و یکسوکننده نیم کنترل سه فاز) پیشنهاد شده است. مزایای بکارگیری یکسوکننده ویینا و همچنین کنترل برداری و کنترل مستقیم گشتاور ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم به کمک این یکسوکننده نیز توضیح داده شده است. یک روش کلیدزنی با فرکانس ثابت برای آن پیشنهاد شده و به کمک آن معادلات تحلیلی محاسبه تلفات سیستم واسط بدست آمده است و سیستم های مختلف (سیستم پیشنهادی و سیستم متعارف) از این دیدگاه با یکدیگر مقایسه شده اند. سیستم واسط بر مبنای استفاده از یکسوکننده نیم کنترل نیز پیشنهاد شده و کنترل ژنراتور به کمک این یکسوکننده نیز بیان شده است. همچنین روش پیشنهادی کلیدزنی با فرکانس ثابت برای این نوع یکسوکننده نیز تعمیم یافته و روابط آن بیان گردیده است. تمامی سیستم-های مورد بحث و روش های کنترل حرکت مطرح شده به کمک نرم افزار matlab/simulink شبیه-سازی شده و نتایج آن بررسی شده است. همچنین محاسبه تلفات این سیستم ها در نقاط مختلف کاری و به کمک شبیه سازی نیز انجام گرفته و با نتایج تحلیلی مقایسه شده است. مطابقت نتایج مورد انتظار بر اساس تئوری عملکرد و نتایج بدست آمده از شبیه سازی، صحت تحلیل های انجام گرفته را نشان می-دهد. همچنین یک سیستم آزمایشگاهی اتصال ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم به شبکه نیز ساخته شده و دو سیستم اصلی پیشنهادی به صورت عملی پیاده سازی شده و نتایج آن ارائه گردیده است.

در این پایان نامه روشی جدید جهت اتصال ژنراتور توربین بادی به شبکه ارائه شده است. هدف از این روش، کاهش تلفات سیستم تبدیل انرژی باد می باشد. این هدف هم در انتخاب مبدل و هم در روش مدولاسیون پیشنهادی منظور شده است. بدین منظور سیستم واسطی شامل دو مبدل ویینا و اینورتر سه سطحی نقطه خنثی اکتیو برای اتصال ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم به شبکه پیشنهاد شده است. در سیستم واسط مذکور از مبدل ویینا به عنوان یکسوساز استفاده شده است. این مبدل، یک مبدل افزاینده است، لذا برای کاربردهای انرژی باد یک گزینه مناسب می باشد. همچنین از مبدل سه سطحی نقطه خنثی اکتیو به عنوان اینورتر استفاده شده است. مبدل سه سطحی نقطه خنثی یک مبدل رایج در صنعت می باشد، اما این مبدل از مشکل عدم توزیع متعادل تلفات در بین کلیدهایش رنج می برد. لذا برای حل این مشکل از مبدل سه سطحی نقطه خنثی اکتیو استفاده شده است. ساختار پیشنهادی در مقایسه با مبدل های متعارف پشت به پشت شش سوئیچ باعث کاهش تلفات کلیدزنی و افزایش بازدهی کل سیستم می شود. از سویی، روش های مدولاسیون پهنای پالس ناپیوسته در مقایسه با روش های مدولاسیون پهنای پالس پیوسته متعارف، باعث کاهش تلفات کلیدزنی در فرکانس های کلیدزنی مشابه می گردد. به بیان دیگر می توان با ثابت نگاه داشتن تلفات سیستم، فرکانس کلیدزنی را افزایش داد که این امر باعث بهبود کیفیت شکل موج های خروجی می گردد. کاهش تلفات در روش های مختلف مدولاسیون پهنای پالس ناپیوسته متفاوت است و بستگی به پارامترهایی مانند ضریب توان دارد. در طرح پیشنهادی موجود با انتخاب روش مدولاسیون پهنای پالس ناپیوسته متناسب با شرایط کاری سیستم، می توان تلفات کلیدزنی را به مقدار قابل ملاحظه ای بهبود بخشید. جهت تاییداین ادعا، سیستم واسط پیشنهادی برای توان نامی 10 کیلووات و با سرعت باد متغیر در نرم افزار متلب/سیمولینک شبیه سازی شده است و نتایج، ادعای بیان شده را اثبات می نماید.

یکی از راه های موثر کاهش هزینه مبدل های الکترونیک قدرت، کاهش تعداد کلید های فعال آن ها می باشد. به مبدل هایی که تعداد کلید های آن ها نسبت به مبدل های دیگر کاهش پیدا کرده است مبدل های کلید کاهش یافته می گویند. کاهش تعداد کلید ها علاوه بر کاهش هزینه سیستم الکترونیک قدرت، موجب کاهش حجم و وزن و افزایش قابلیت اطمینان آن نیز می گردد. مبدل های کلید کاهش یافته را می توان در حالت کلی به دو دسته مبدل های تک پایانه و چند پایانه تقسیم کرد. مبدل سه فاز چهار کلیده b4 یکی از مبدل های کلیدکاهش یافته تک پایانه است که به عنوان یک جایگزین عملی برای مبدل سه فاز شش کلیده b6 پیشنهاد شده است. همچنین مبدل نه کلیده و مبدل پنج بازویی دو نوع از مبدل های کلید کاهش یافته دوپایانه ac می باشند که می توانند جایگزینی برای استفاده از دو مبدل مجزای b6 باشند. مبدل نه کلیده برای کنترل مستقل دو پایانه سه فاز تنها از 9 کلید فعال استفاده می کند که نسبت به استفاده از دو مبدل b6، تعداد کلیدهای آن 33 درصد کاهش یافته است. این کاهش تاثیر قابل توجهی در حجم و وزن سیستم خواهد داشت و در مواردی می تواند به کاهش هزینه سیستم الکترونیک قدرت نیز منجر شود. در این رساله به منظور کاهش بیشتر تعداد کلید های فعال مبدل نه کلیده، یک مبدل دو پایانه ای جدید پیشنهاد می شود که برای کنترل دو پایانه ac سه فاز، تنها از شش کلید فعال استفاده می کند. تعداد کلید های این مبدل پیشنهادی که در این رساله مبدل dtssc نامیده می شود در مقایسه با مبدل نه کلیده 33 درصد کاهش یافته است. مبدل dtssc پیشنهادی کمترین تعداد کلید های فعال را درمیان تمام مبدل هایی که تاکنون برای کنترل مستقل دو پایانه ac سه فاز پیشنهاد شده اند دارا می باشد. با توجه به کاهش تعداد کلید ها در مبدل جدید، تعداد مدارهای کنترلی و مدارهای درایو کلید ها نیز کاهش یافته که این موضوع منجر به کاهش هزینه، حجم و وزن و همچنین افزایش قابلیت اطمینان سیستم الکترونیک قدرت به خصوص در کاربردهای با توان متوسط و پایین می شود. معرفی مبدل شش کلیده دو پایانه ای جدید، مدل سازی و ارائه روش های جدید کلیدزنی آن و استفاده از آن در سیستم های مختلف به منظور کنترل مستقل دو پایانه سه فاز ac و مقایسه آن با سیستم های مرسوم قبل، زمینه اصلی تحقیقاتی این رساله می باشد. با توجه به ساختار جدید مبدل پیشنهادی، روابط ریاضی حاکم و مدل سیگنال بزرگ مبدل به منظور مدل سازی آن استخراج شده است. همچنین بر اساس روابط حاکم بر مبدل پیشنهادی، روش کلیدزنی pwm و روش svm جدیدی برای آن ارائه شده است. در مواقعی که ولتاژ پایانه dc تغییرات زیادی دارد (پایانه dc می تواند از یک منبع انرژی تجدیدپذیر تغذیه شود و در محدوده وسیعی تغییر کند)، به منظور تثبیت ولتاژهای ac خروجی مبدل پیشنهادی، در این رساله چندین مبدل باک-بوست جدید ارائه می شود. این مبدل ها از ترکیب بعضی از مبدل های افزاینده ولتاژ با مبدل شش کلیده پیشنهادی و همچنین انجام اصلاحاتی در ساختار مبدل بوست، به دست آمده است. همچنین استفاده از مبدل پیشنهادی به منظور تغذیه مستقل دو بار سه فاز و تبدیل ac/ac سه فاز به سه فاز نیز پیشنهاد و مورد بررسی قرار می گیرد.

امروزه خودروهای برقی و هیبریدی به دلیل کاهش منابع فسیلی و همچنین مسائل مربوط به آلودگی زیست محیطی همانند آلودگی هوا و یا آلودگی صوتی روز به روز در حال رشد و توسعه می باشند. از جمله مهمترین مسائل مربوط به این خودروها، مسائل مرتبط با قسمت شارژر آنها می باشد. در این پایان نامه ترکیب جدیدی برای سامانه پیشرانه ی خودروی برقی هیبریدی که شامل شارژر نیز می شود، ارائه شده است. شارژر پیشنهادی در این پایان نامه از یک مبدل دوطرفه dc-dc zeta و از یک مبدل dc-ac 6-کلیدی دو خروجی استفاده می نماید. این ترکیب می تواند با کاهش کلید سامانه شارژر، به کاهش قیمت، کاهش حجم و افزایش قابلیت اطمینان سامانه کمک نماید. علاوه بر این در این پایان نامه مبدل dc-dc دوجهته zeta به نام b-zeta برای شارژر مورد نظر پیشنهاد و استفاده شده است که نحوه ی تحلیل و طراحی مدار و کنترل کننده مربوط به آن با جزئیات بررسی شده اند. این مبدل dc-dc به سامانه کمک خواهد کرد تا ولتاژ باتری ورودی را به میزان قابل توجهی افزایش داده و همچنین توسط یک منبع ولتاژ با ولتاژ پایین تر از ولتاژ باتری ورودی، آن را شارژ نماید. قابلیت ایزولاسیون این مبدل آن را قادر می سازد تا توانایی تولید چند خروجی مستقل از یکدیگر را به صورت حلقه بسته داشته باشد. خروجی های این مبدل در واقع ورودی های تغذیه کننده ی مبدل dc-ac شش کلیدی می باشند. عملکرد سامانه پیشنهادی و نیز مبدل dc-dc پیشنهاد شده با استفاده از شبیه سازی در نرم افزار matlab بررسی شده است. نمونه آزمایشگاهی ساخته شده از مبدل dc-dc پیشنهادی، نتایج مربوط به شبیه سازی را تایید می نماید.

با توجه به اینکه قیمت المان های راکتیو تقریباً ثابت است و قیمت سوئیچ های نیمه هادی در حال کاهش است، مبدل های ماتریسی به عنوان جایگزینی برای مبدل های اینورتری پیش بینی می شود. مبدل ماتریسی دارای چندین مزیت نسبت به مبدل های فرکانس - توان نوع اینورتر-یکسوساز دارد. مبدل ماتریسی شکل موج های ورودی و خروجی سینوسی را با مینیمم هارمونیک های مرتبه بالا را فراهم می کند. این مبدل دارای قابلیت شارش انرژی دو جهته ذاتی است و ضریب توان ورودی را می توان به صورت کامل کنترل نمود. مبدل ماتریسی به حداقل دخیره سازهای انرژی نیاز دارد که این اجازه حذف خازن های ذخیره ساز انرژی با طول عمر محدود را می دهد. مبدل ماتریسی تکفاز به سه فاز به عنوان عضوی از خانواده مبدل های ماتریسی با وجود داشتن مزایای مبدل های ماتریسی، دارای نسبت ولتاژ خروجی به ورودی پایین می باشد. در این پایان نامه انواع ساختارهای برای مبدل ماتریسی تکفاز به سه فاز بررسی و مزایا و معایب هر ساختار بیان گردیده است. از بین ساختارهایی که تاکنون برای مبدل ماتریسی تکفاز به سه فاز، ساختار مبدل ماتریسی تکفاز به سه فاز شش سوئیچه که توانایی رقابت با مبدل های اینورتری را دارد مورد مطالعه قرار گرفته و برای آن یک روش سوئیچینگ مدولاسیون پهنای پالس سینوسی پیشنهاد گردیده است. برای بهبود عیب پایین بودن نسبت ولتاژ خروجی به ورودی مبدل ماتریسی تکفاز به سه فاز شش سوئیچه، مبدل منبع امپدانس دو جهته مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از ساختار مبدل ماتریسی تکفاز به سه فاز شش سوئیچه و مبدل منبع امپدانس دو جهته مبدلی تحت عنوان مبدل ماتریسی تکفاز به سه فاز شش سوئیچه منبع امپدانس معرفی شده است. این مبدل برخلاف سایر ساختارهای مبدل ماتریسی تکفاز به سه فاز قابلیت افزایش ولتاژ تکفاز ورودی به ولتاژ سه فاز خروجی را دارد. از ساختار مبدل ماتریسی تکفاز به سه فاز شش سوئیچه، ساختارهای مبدل ماتریسی دو فاز سوئیچ کاهش یافته برای راه اندازی مورتورالقایی دو فاز و مبدل ماتریسی تکفاز به سه فاز سوئیچ کاهش یافته نتیجه شده است که مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمایشگاهی حاصل از نمونه های ساخته شده تعدادی از مبدل ها، درستی عملکرد آنها را نشان می دهد.

امروزه منابع تغذیه بدون وقفه به عنوان یکی از ادوات کیفیت توان، بطور وسیع و در محدوده توانی گسترده از چندین تا چندصد کیلو وات مورد استفاده قرار می گیرند. از طرفی باتری بخش عمده هزینه، حجم و وزن یک منبع تغذیه بدون وقفه را تشکیل می دهد. لذا توجه اغلب سازندگان و مصرف کنندگان اینگونه منابع را به خود اختصاص داده است. یکی از راهکارهای قابل ارائه در این زمینه، بهره گیری از ترکیب باتری-ابرخازن می باشد. دراین ترکیب باتری، چگالی انرژی وابرخازن چگالی توان مورد نیاز سیستم را تامین می نماید. مقالات متعددی به بررسی این ترکیب و مزایای آن پرداخته اند. اما نیاز به یک مطالعه اقتصادی و تحلیل کاهش هزینه باتری دریک سیستم ذخیره کننده هیبرید باتری-ابرخازن وجود دارد. لذا در مطالعه حاضر به بررسی این موضوع پرداخته شده است. دراین مطالعه، بکارگیری ترکیب باتری-ابرخازن دریک منبع تغذیه بدون وقفه 30 کیلو ولت-آمپری، جهت بررسی پارامترهای ارزیابی سیستم هیبرید ومطالعات اقتصادی مربوطه، همچنین نتایج شبیه سازی در نرم افزار متلب ، جهت تایید فرضیات مسئله ارائه گردیده است.

در این پایان نامه ساختاری جدید جهت اتصال توربین بادی به شبکه قدرت ارائه شده است. ساختار ارائه شده به منظور انتقال توان از توربین بادی، که از ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم (pmsg) استفاده می¬کند، به شبکه قدرت طراحی شده است. این ساختار جدید از مبدل¬ ویینا و مبدل سه فاز چهار سوئیچه (b4) بهره می¬برد که دارای برتری¬هایی از قبیل تعداد سوئیچ کمتر، کاهش مدارهای کنترلی به علت استفاده از سوئیچ¬های کمتر، کاهش مجموع استرس نیمه‏هادی ها ، افزایش قابلیت اطمینان و همین¬طور قابلیت کاهش تلفات در سطح توانی پایین، می¬باشد. در این پایان‏نامه ساختار مبدل¬ها به صورت مجزا تشریح شده است و سپس استراتژی¬های کنترلی جهت تزریق توان توربین بادی به شبکه¬ ارائه شده و کارکرد این روش¬ها در شبیه سازی بررسی شده است. سپس تحلیل استرس ولتاژ و جریان ایجاد شده بر نیمه‏هادی‏های سیستم ارائه شده است و با سیستم های رایج مقایسه گردیده است که نتیجه‏ی این قیاس حاکی از کاهش استرس کلی ساختار پیشنهادی، نسبت به سیستم‏های متداول می‏باشد. محاسبات تلفات در ادامه پایان نامه میزان توان تلف شده در مبدل‏های ساختار ارائه شده را بررسی و با ساختار‏های مرسوم مقایسه می‏کند. قابلیت اطمینان این ساختار نیز به همراه ساختارهای رایج مورد تحقیق قرار گرفته‏است و نتایج آن گویای افزایش قابلیت اطمینان در ساختار ارائه شده است. در ادامه یک نمونه آزمایشگاهی از ساختار پیشنهادی ساخته شد و طراحی‏های صورت گرفته در آن اجرا گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی و نمونه آزمایشگاهی که مؤید صحت مباحث نظری عنوان شده می¬باشند، در انتها ارائه شده است.

خطای انحراف محوری روتور از خطاهای شایعی است که میتواند در هر موتوری رخ دهد. در سالهای اخیر تحقیقات گستردهای جهت تشخیص خطای انحراف محوری روتور ارائه گردیده است. اگرچه، در زمینه کنترل مقاوم در برابر خطای انحراف محوری، پژوهشهای چندانی صورت نگرفته است. لزوم استفاده از روشهای کنترل مقاوم در برابر خطای انحراف محوری، به دلیل اهمیت بهره برداری پیوسته از موتور در هنگام خطا و با بهترین کیفیت ممکن در صنایع حساس می¬باشد. اعمال روشهای کنترل متداول در هنگام خطا چندان موثر نمیباشد. چرا که در این روشها اثرات خطای انحراف محوری همچون تغییرات در توزیع شار فاصله هوایی، اعوجاج شکل موج ولتاژ القایی در سیم پیچی فازهای موتور و تغییرات اندوکتانس فازهای موتور در نظر گرفته نمیشود، که این موضوع میتواند سبب بروز ریپلهای نامطلوب در شکل موج گشتاور الکترومغناطیسی موتور گردد. بنابراین یک استراتژی جدید کنترلی جهت بهبود کارکرد موتور در هنگام خطا بسیار سودمند خواهد بود. در این رساله، دو استراتژی جهت کنترل موتور آهنربای دائم bldc در حضور خطای انحراف محوری استاتیک روتور ارائه گردیده است. روش اول، بر مبنای استراتژی کنترل جریان پیشنهادی میباشد. اساس این روش بر پایه تخمین آنلاین اندوکتانس فازها و ولتاژ القایی فاز به فاز در هنگام خطای انحراف محوری روتور میباشد. جهت اندازه گیری اندوکتانس فاز به فاز موتور از یک جریان سینوسی فرکانس بالا و با دامنه کم، که توسط کنترل کننده بر جریان اصلی موتور مدوله شده، استفاده میگردد. فیزورهای جریان و ولتاژ منتجه جهت تخمین اندوکتانس فاز به فاز استفاده میشود. ولتاژ القایی لحظه ای فاز به فاز موتور نیز با بکارگیری معادلات الکتریکی موتور محاسبه میگردد. در این روش بر خلاف روشهای متداول، جریان فازهای استاتور با توجه به ولتاژ القایی لحظه ای فازهای هدایت کننده به سیم پیچی فازها تزریق میگردد. استراتژی دوم بر اساس کنترل ولتاژ پایانه های موتور میباشد. در این روش جهت محاسبه اندوکتانس فاز به فاز موتور از طبیعت نمایی جریان فاز در لحظات خامش شدن جریان فاز استفاده میگردد. شار پیوندی لحظه ای فاز به فاز موتور نیز با استفاده از معادلات الکتریکی موتور محاسبه میگردد. در استراتژی پیشنهادی، کنترل کننده با توجه به تغییرات پارامترهای موتور به علت وقوع خطای انحراف محوری، ولتاژ پایانه های موتور را به گونه ای تنظیم مینماید تا اثرات نامطلوب خطا به صورت قابل توجهی کاهش یابد. نتایج آزمایشگاهی کارایی روشهای پیشنهادی را در کاهش ریپلهای گشتاور الکترومغناطیسی و نوسانات سرعت مکانیکی موتور نشان میدهد.

اینورتر متعامل با شبکه، یک مبدل dc/ac دو طرفه است که در ریز شبکه ها و منابع تولید پراکنده مبتنی بر اینورتر جهت انتقال توان از باس dc به باس ac و بالعکس مورد استفاده قرار می گیرد. اینورتر متعامل در باس ac به صورت همزمان به بار محلی و شبکه قدرت متصل می شود، در صورت عادی بودن وضعیت شبکه، توان با آن مبادله می کند و در غیر اینصورت از شبکه جدا شده و بار محلی را در حالت مستقل تغذیه می نماید. در ساختارهای معمول اینورتر متعامل با فیلترهای lc ، lcl ، ltc و lctl با روشهای کنترل نوع جریانی و نوع ولتاژی، بار به صورت مستقیم و بدون واسطه به شبکه قدرت متصل می شود، در نتیجه در حالت متصل به شبکه امکان تغذیه بار با کیفیت مطلوب وجود ندارد. برای رفع این نقص، در این رساله با پیشنهاد اینورترهای متعامل با فیلتر lc-l و فیلتر lct-l با استراتژیهای کنترلی lvc و lvgcc امکان تغذیه بار محلی با کیفیت مطلوب و همچنین تزریق توان به شبکه فراهم شده است. در استراتژی کنترلیlvc، بار با ولتاژ کاملاً سینوسی تغذیه می شود و کنترل کیفیت جریان شبکه مدنظر نیست. در استراتژی کنترلی lvgcc با اضافه کردن هارمونیکهای مناسب به ولتاژ بار امکان کنترل همزمان کیفیت ولتاژ بار و جریان شبکه فراهم می آید. همچنین برای اینورتر متعامل بدون بار محلی با پیشنهاد استراتژی کنترلی جدید، امکان تزریق جریان سینوسی به شبکه هارمونیکی و نامتعادل می گردد، این استراتژی در مقایسه با سایر روشها، ساده تر پیاده سازی می شود و دارای پاسخ دینامیکی سریعتری می باشد. در پیاده سازی استراتژیهای کنترلی پیشنهادی برای اینورتر متعامل، به یک کنترل کننده داخلی برای جبرانسازی هارمونیکها نیاز است که باید با توجه به قیود، مرجع ولتاژ یا جریان را ردیابی نماید. یکی از قیود در کاربردهای توان زیاد، محدود بودن فرکانس کلیدزنی به علت چشمگیر بودن تلفات کلیدزنی اینورتر است. تحت این شرایط پهنای باند کنترل کننده ها برای حذف هارمونیکها و نامتعادلیهای جریان یا ولتاژ ناشی از بارهای غیرخطی یا ولتاژ شبکه کافی نخواهد بود. در این رساله یک کنترل کننده داخلی جدید برای اینورتر متعامل با شبکه در چارچوب مرجع ساکن پیشنهاد شده است که در عین عملکرد مناسب از لحاظ پاسخ دینامیکی و حالت ماندگار به ازای فرکانس های کلیدزنی کم و زیاد؛ از حجم محاسباتی کم، سادگی پیاده سازی و تنظیم ساده پارامترهای کنترلی بهره مند است. ارائه نتایج شبیه سازی متعدد، موید کارایی استراتژیهای کنترلی در تغذیه بار و کنترل جریان به ازای اغتشاشات شبکه اعم از هارمونیکها، کمبود و بیشبود ولتاژ می باشد. همچنین کارایی کنترل کننده داخلی پیشنهادی با ساخت نمونه آزمایشگاهی یک اینورتر متعامل در حالت مستقل اثبات شده است. نتایج آزمایشگاهی تایید کننده کارایی این کنترل کننده در جبرانسازی هارمونیکها می باشد.

موازی سازی یکی از مواردی است که در صنعت به وفور برای افزایش توان سیستم، بهبود قابلیت اطمینان و ایجاد خاصیت ماژولاریته (پیمانه ای بودن) در سیستم ها به کار گرفته می شود. اینورترهای چهارساق قابلیت تغذیه همه نوع بارها در صنعت را دارند و در این رساله روش¬های موازی سازی آنها مورد بحث قرار می گیرد. به طور کلی روش های کنترل مبدلهای موازی از لحاظ ارتباط با یکدیگر به دو نوع باسیم و بیسیم تقسیم¬بندی می شود. در این رساله برای عملکرد موازی اینورترهای سه فاز چهارساق در حضور بارهای نامتعادل و غیرخطی دو روش پیشنهاد شده است: 1) روش کنترل افتی بهبود یافته از دسته روش های کنترل بیسیم. 2) روش کنترل حلقه زنجیره¬ای (3c) از نوع روش های کنترل با سیم. برای تحقق این روش ها، کنترل کننده¬های داخلی جریان و خارجی ولتاژ طراحی و اعمال شده¬اند. برای حالت افتی دو نوع کنترل کننده تناسبی تشدیدی و نیز کنترل کننده مدلغزشی برای حلقه خارجی ولتاژ اینورتر چهارساق طراحی شده و درستی عملکرد سیستم پیشنهادی نشان داده است. برای حالت ارتباط مخابراتی (روش کنترل باسیم)، از روش کنترل حلقه زنجیره¬ای (3c) جهت ارتباط بین اینورترها استفاده شده و با استفاده از کنترل کننده تناسبی تشدیدی برای حلقه خارجی ولتاژ اینورتر چهارساق، درستی عملکرد سیستم پیشنهادی در تغذیه بارهای غیرخطی حاوی هارمونیکهای توالی مثبت، منفی و بخصوص توالی صفر و نیز بارهای نامتعادل بدون وجود جریان چرخشی بین اینورترها و تولید ولتاژ بسیار مناسب در دو سر بارها نشان داده است.

تقاضای توان با کیفیت بالا برای بارهای حساس مانند سیستم های مخابراتی، سیستم های کامپیوتری و تجهیزات بیمارستانی رو به افزایش است. منابع تغذیه بدون وقفه (ups) نقش مهمی در فراهم نمودن کیفیت توان در مقابل مشکلات مختلف خط دارد. امروزه بازده ups با توجه به افزایش قیمت انرژی و رشد نگرانی های محیطی، از مهمترین مشخصه های آن محسوب می شود. علاوه براین اندازه ups با توجه به هزینه های تجهیزات کنترلی، تعمیر و نگه داری از اهمیت زیادی برخوردار است. به منظور افزایش بازده و همزمان کاهش اندازه/ وزن ups، استفاده از مبدل های چندسطحی نسبت به مبدل های دوسطحی معمول در ساختار ups فواید زیادی به همراه دارد. در این پایان نامه به بررسی استفاده از یکسوساز و اینورتر چندسطحی در سیستم ups پرداخته می شود. به این منظور انواع ساختارهای چندسطحی، روش های معمول برای مدولاسیون مبدل های چندسطحی و انواع سیستم های ups بیان شده است. در نهایت طراحی بهینه upsچند سطحی 30 کیلو ولت آمپر شامل یکسوساز، اینورتر و فیلترهای ورودی و خروجی، با هدف کاهش حجم و تلفات ارائه شده است. پارامترهای مهم طراحی شامل فرکانس کلید زنی، ساختارهای مبدل، تعداد سطوح، روش مدولاسیون و عناصر پسیو با توجه به تلفات، هارمونیک و تداخل امواج الکترومغناطیسی انتخاب می گردد. بهینه سازی در محدوده فرکانسی 40-10 کیلو هرتز، برای مبدل های دو، سه و چهارسطحی و مواد مغناطیسی فریت، بی شکل، نانوکریستالین و پودر انجام گردیده است. همچنین مفهوم جدیدی در استفاده از کنترل کننده نمودار ضرائب در طراحی فیلتر خروجی بیان شده است. در نهایت منبع تغذیه بدون وقفه چهار سطحی مهار چند نقطه با فرکانس کلیدزنی 18 کیلوهرتز و هسته های بی شکل برای خودالقا های مد تفاضلی و نانوکریستالین برای خودالقا های مد مشترک به منظور دستیابی به ups با بالاترین بازده و چگالی توان انتخاب گردیده است.

مبدل تشدیدی llc یکی از مناسبترین آرایش¬های مداری برای طراحی منابع تغذیه با ولتاژ خروجی ثابت است و به طور گسترده در طراحی منابع تغذیهdc- dc به کار می¬رود. از جمله مزایای مهم این مبدل، به عملکرد آن در حالت کلیدزنی در ولتاژ صفر ، به ازای تغییرات وسیع ولتاژ ورودی و بار می¬توان اشاره نمود که اجازه می¬دهد مبدل در فرکانس زیاد کار کند بدون اینکه بازده آن کاهش یابد. با افزایش فرکانس کلیدزنی و کاهش اندازه المان¬های مدار تشدید، عناصر پراکنده موجود در مبدل قابل مقایسه با عناصر اصلی آن بوده و به همین دلیل تأثیر زیادی بر عملکرد مبدل دارند. در این پایان¬نامه به بررسی تأثیر عناصر پراکنده بر عملکرد مبدل مذکور می¬پردازیم. تحلیل¬هایی که تا به حال انجام شده است بر اساس مدل مرتبه دوم ترانس و با در نظر گرفتن چهار پارامتر اصلی مدار، شامل خازن و سلف مدار تشدید، سلف مغناطیسی و نسبت تبدیل ترانس، بوده است. این مدل ساده برای کاربردهای فرکانس¬ کم دقت خوبی دارد. با طراحی مبدل در فرکانس¬های بیشتر از چند مگاهرتز برای دستیابی به چگالی توان بالا، عناصر مغناطیسی از قبیل ترانس و سلف رفتار-های متفاوتی نسبت به فرکانس¬های کم از خود نشان می¬دهند. به همین دلیل جهت بررسی دقیقتر رفتار مبدل، مدل¬های کاملتر این قطعات و کلیدها و دیودهای قدرت، همراه با عناصر پراکنده دیگر ناشی از مدار چاپی نیز باید در نظر گرفته شود. در این پایان نامه وجود مشکل تثبیت ولتاژ خروجی مبدل در فرکانس¬های زیاد و تأثیر اجزای پراکنده شامل سلف نشتی ثانویه ترانس، خازن پراکنده ترانس و خازن بدنه¬ی دیود با تقریب مولفه اول بررسی شده است. به علاوه، تحلیل¬های قبلی در فضای حالت بدون در نظر گرفتن عناصر پراکنده بوده، در حالی که مسیر حالت مبدل در حضور این عناصر تغییر کرده و در نتیجه تنش ولتاژ و جریان بر روی المان¬های مدار تغییر می¬کند. جهت تأیید تحلیل¬های ارائه شده، یک مبدل تشدیدی llc با، ولتاژ ورودی در محدود?350 تا 400ولت، توان خروجی در محدود? 100 تا 500 وات، ولتاژ خروجی 50 ولت و فرکانس کلیدزنی بین 1 تا 2 مگاهرتز با بازده 94 % درصد شبیه سازی شده است.

باتری ها عموما در سیستم های تجدید پذیر، وسایل الکتریکی، سیستم های ارتباطی و سیستم های کامپیوتری به عنوان یک عنصر ذخیره ساز انرژی مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه در صنعت انواع مختلفی از باتری ها بکار می‏رود، اما باتری سرب- اسید هم قابلیت ذخیره سازی قابل قبولی از انرژی را داشته و هم قیمت کمتری در مقایسه با سایر باتری ها دارد و به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از عوامل تأثیرگذار بر طول عمر این باتری ها، نحوه شارژر آن ها می باشد. شارژرهایی که عموما در کارگاه های خدمات باتری مورد استفاده قرار می گیرند از یک پل دیودی و یک ترانسفورماتور hz50 تشکیل شده اند. این ساختار علی رغم سادگی، دارای حجم و وزن زیادی بوده و ضمن ایجاد مولفه های مختلف جریانی در شبکه، تلفات بالا و بازده پائینی دارد. علاوه بر این مشکلات، این شارژرها توانایی شارژ باتری با استفاده از یک الگوریتم شارژ خاص را ندارند. پیشرفت های اخیر در جهت کاهش حجم و وزن این شارژرها، بی شک تمایل به استفاده از آن ها را جهت اهداف تجاری و صنعتی افزایش داده است. متأسفانه در کشور ما با وجود پیشرفت های صورت گرفته در این زمینه، سازندگان هنوز شارژرهایی با همان ساختارهای قبلی تولید و به مشتریان تحویل می دهند. از این رو، در این پایان نامه با استفاده از مبدل های الکترونیک قدرت، یک ساختار بهینه برای شارژر باتری خودروها با توانایی اجرای یک الگوریتم شارژ پیشنهاد می شود. این ساختار از یک مبدل بوست در مد هدایت مرزی همراه با یک مبدل فلای بک شبه تشدیدی با قابلیت کلیدزنی دره تشکیل شده است. استفاده از این دو روش علاوه بر برطرف نمودن مشکل جریان بازیابی معکوس دیودها، منجر به کاهش تلفات کلید قدرت و افزایش بازده به دلیل روشن شدن در حداقل ولتاژ درین-سورس شده است. همچنین با به دست آوردن مدل سیگنال کوچک مبدل، شبکه جبران ساز ولتاژ و جریان خروجی شارژر به منظور پاسخ سریع به تغییرات بار، طراحی گردیده است. طرح پیشنهادی پس از طراحی بهینه، شبیه سازی و در مقیاس آزمایشگاهی پیاده سازی شده است تا صحت عملکرد آن مورد بررسی قرار گیرد. شارژر ساخته شده به گونه ای طراحی شده است که به ازای تغییرات ولتاژ ac ورودی در محدوده ی vac 265-90 و تغییرات توان خروجی از بی باری تا w 85، در خروجی ولتاژ vdc 14 حاصل می شود. نتایج ساخت بیانگر تغییرات فرکانس کلیدزنی khz 125-30، ضریب توان 96%، بازده 85% و اندازه کوچک می باشد.

امروزه به دلیل استفاده فزاینده از مبدل های الکترونیک قدرت، استانداردهای متنوعی به منظور حفظ محیط زیست برای بهینه سازی عملکرد این گونه سیستم ها تحت بارهای مختلف ارائه شده است. به همین خاطر طراحی مبدل هایی که با این استانداردها همخوانی داشته باشند از چالش های پیش روی مهندسان الکترونیک قدرت است. مبدل تشدیدی llc به دلیل برخورداری از مزیت هایی همچون کلیدزنی در ولتاژ و یا جریان صفر، امکان افزایش فرکانس کلیدزنی و در نتیجه تحقق چگالی توان بالا؛ از جمله مبدل های پرکاربرد در طراحی منابع تغذیه و یا جهت پردازش توان الکتریکی است. در سال های اخیر برای تطابق کارآیی این مبدل با استانداردهای موجود، بهبود بازده آن در بارهای کم مورد توجه بوده است. در حالت استفاده از بارهای کوچک ، برای آنکه ریپل فرکانس بالای ولتاژ خروجی در بازه ای قابل قبول قرار گیرد و ولتاژ خروجی پایدار گردد، ناچار به افزایش فرکانس کلیدزنی هستیم. از طرفی با افزایش فرکانس کلیدزنی، تلفات حاصل از کلیدزنی کلیدهای نیمه هادی که عاملی موثر در کاهش بازده است، افزایش می یابد. تحلیل هایی که تا به حال انجام شده است یا منحصر به پیشنهاد مداری کمکی به مبدل اصلی است و یا به ثابت بودن فرکانس کلیدزنی و دوره کاری در زمان کلیدزنی بسنده شده است. از اشکالات این روش ها نیاز به مداری اضافی و همچنین وجود تنش های ولتاژ و جریان در شروع هر دوره تناوب کلیدزنی است. در این پایان نامه به ارائه الگویی جدید از کلیدزنی ناپیوسته می پردازیم. این الگوی کلیدزنی به دلیل استفاده از فرکانس کلیدزنی و دوره کاری متغیر در زمان هدایت علاوه بر افزایش بازده سبب کاهش تنش-های وارد شده به عناصر مدار تشدید می شود که افزایش کارآیی و طول عمر مبدل را به دنبال دارد. همچنین به دلیل آن که فرکانس کلیدزنی ناپیوسته خارج از آستانه بازه شنوایی انتخاب شده است، حداقل نویز شنیداری را بهمراه دارد. جهت تأئید تحلیل های ارائه شده، یک مبدل تشدیدی llc نیم پل با ولتاژ ورودی 400 ولت و ولتاژ خروجی 100 ولت با توان خروجی 100 وات طراحی و ساخته شده است. در این مبدل در 100%، 25% و %5 بار نامی به ترتیب بازده های %88، %89 و %83 درصد حاصل شده است.

در سال های اخیر استفاده از فرآیند شکلدهی الکترومغناطیسی در بسیاری از صنایع گسترش یافته است. در این فرآیند با استفاده از شارژ یک خازن با ولتاژ بالا و تخلیه آنی در جسم موردنظر شکل دهی انجام می گیرد. منبع انرژی در این فرآیند یک منبع توان پالسی است. قابلیت کاربردی سیستم های توان پالسی گستره وسیعی را از کاربردهای نوترونی تا رادیوگرافی و تحقیقات شکافت هسته ای شامل می شود. پیشرفت های اخیر در جهت افزایش قابلیت اطمینان در این سیستم ها بی شک تمایل به استفاده از این منابع را جهت اهداف تجاری و صنعتی افزایش داده است. این پیشرفت ها شامل استفاده از خازن هایی با ولتاژ و طول عمر بالا و یا نسل جدید سوئیچ های نیمه رسانا هستند. در اکثر مطالعات انجام شده در این زمینه، سعی بر این بوده که یکی از پارامترهای سیستم های توان پالسی همچون بازده، انعطاف پذیری، تلفات، حجم و هزینه به نوعی بهبود یابد. مطالعات در سال های اخیر حاکی از افزایش استفاده از تکنولوژی های جدید و مبدل های الکترونیک قدرت در این سیستم هاست. استفاده از مبدل ها یا سوئیچ های الکترونیک قدرت به طور چشم گیری از حجم سیستم های توان پالسی کاسته و بر قابلیت کنترل و اطمینان آنها می افزاید. از این رو در این پایان نامه با استفاده از مبدل های الکترونیک قدرت یک ساختار جدید برای منبع توان پالسی مورد استفاده در سیستم شکل دهی الکترومغناطیسی پیشنهاد می شود. این ساختار شامل اینورتر تمام پل مبتنی بر شبکه امپدانسی است. وجود شبکه امپدانسی در این ساختار امکان افزایش ولتاژ ورودی را فراهم می کند. بنابراین برای دستیابی به ولتاژ مشخصی در خروجی، ولتاژ مورد نیاز در ورودی مدار کاهش می یابد. طرح پیشنهادی پس از شبیه سازی در مقیاس آزمایشگاهی نیز ساخته شده است تا درستی عملکرد و نتیجه آن بررسی شود.

پیدایش منابع تولید پراکنده و استفاده رو به رشد از آنها در سیستم¬های توزیع، ضمن تغییر مراحل بهره¬برداری، این امکان را برای شرکت¬ها فراهم نموده است تا بتوانند از سیستم¬هایی با آلایندگی و هزینه پایین¬تر استفاده نمایند. گسترش و پراکندگی شبکه راه¬آهن و همزمان، افزایش هزینه¬های انرژی برق در سال¬های اخیر با توجه به سیاست¬های دولت در زمینه هدف¬مندی یارانه و آزاد¬سازی تدریجی قیمت حامل¬های انرژی، شرکت راه¬آهن را بر آن داشته است تا به کمک سرمایه¬گذاری در زمینه تولیدات پراکنده، هزینه¬های خود را در بلند مدت به مقدار قابل توجهی کاهش دهد. تحقیقات انجام شده در این زمینه به موضوعاتی مانند جایابی، پایداری، امنیت و سایر مسائل فنی مربوط به شبکه پرداخته اند و تخصیص سهم بهینه تولید این منابع به صورت ترکیبی، به عنوان موضوع پیرامونی بیان شده است. با توجه به اطلس انرژی کشور، گستردگی شبکه ریلی در ایران و کمبود پیشینه مطالعاتی مرتبط در زمینه کاربرد انرژی¬های تجدید¬پذیر به صورت ترکیبی در صنعت ریلی، در این پایان¬نامه ابتدا به معرفی مساله، مدل سازی و تشریح روش انجام کار در مورد طراحی ظرفیت بهینه از ترکیب¬های متفاوت تولیدات پراکنده (مولد دیزل، مولد فتوولتاییک، مولد بادی و خرید برق از شبکه) در ایستگاه پرداخته شده¬است که هدف اصلی، یافتن ظرفیت بهینه از چیدمان مختلف این سیستم¬ها در تغذیه برق ایستگاه¬ها بصورت مستقل از شبکه می¬باشد و مقایسه¬ای اقتصادی نسبت به تامین برق با روش سنتی در بازه¬ی 20 ساله و تحلیل حساسیت بر روی نرخ تنزیل در انتها انجام گردیده است. برای این منظور از اطلاعات واقعی مصرف ایستگاه راه¬آهن ریگ از استان یزد استفاده شده است.

در این پایان نامه به منظور بررسی کیفیت توان، ریزشبکه ای با منابع اینورتری و بارهای متنوع در نظر گرفته شده است. منظور از کیفیت توان در این جا کیفیت ولتاژ باس های ریزشبکه از جهت اعوجاجات هارمونیکی است. با بیان سناریوهایی در حالات گوناگون کیفیت توان ریزشبکه مورد ارزیابی قرار گرفته است. این ارزیابی شامل هر دو حالت عملکرد ریزشبکه یعنی متصل به شبکه و جدا از شبکه است. پس از معرفی موارد اثرگذار در کیفیت توان ریزشبکه پیشنهادهایی در جهت بهبود وضعیت کیفیت ولتاژ باس ها بیان شده است. راهبردهای کنترلی پیشنهادی بر پایه ی کنترل کلیدزنی اینورتر منابع تولید پراکنده ی موجود در ریزشبکه و مد عملکردی سیستم کنترلی آن ها صورت پذیرفته و با این روش بدون هرگونه تغییر سخت افزاری در ریزشبکه که مستلزم هزینه ی زیاد باشد می توان کیفیت ولتاژ ریزشبکه را بهبود بخشید.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

افزایش تقاضای انرژی بدلیل پیشرفت روز افزون جوامع بشری و صنعتی شدن این جوامع و از سوی دیگر، آلودگی های زیست محیطی ناشی از سوخت های فسیلی، گرایش به سمت انرژی های نو و تجدید پذیر را برای جایگزینی سوخت های فسیلی روز به روز افزایش می دهد. انرژی خورشید گزینه مناسبی می باشد که در سال های اخیر مورد توجه بالایی قرار گرفته است. اینورتر منبع امپدانس یک اینورتر تک مرحله ای است که توانایی افزایش و کاهش همزمان ولتاژ را دارد. در این پایان نامه، سیستم فتوولتائیک از طریق اینورتر منبع امپدانس دو سطحی و سه سطحی به شبکه متصل شده است. علاوه بر اتصال سیستم پیشنهادی به شبکه و تزریق توان آرایه به شبکه، مقایسه بین اینورتر منبع امپدانس و اینورترهای مرسوم مورد استفاده در اتصال سیستم فتوولتائیک به شبکه، پیشنهاد یک روش pwm جدید برای اینورتر منبع امپدانس سه سطحی انجام گرفته و در نهایت برای افزایش ضریب بهره برداری سیستم، از سیستم پیشنهادی به عنوان فیلتر اکتیو موازی استفاده شده است. در انتها و برای تأیید عملکرد سیستم پیشنهادی، سیستم توسط نرم افزار matlab/simulink شبیه سازی شده است.